PhycoEco - Laboratoire d'algologie

Algues
Les algues forment un groupe méconnu de végétaux, répandus pourtant dans tous les milieux aquatiques, terrestres et aériens. Ce sont de bons indicateurs écologiques pour plusieurs raisons :

elles sont très diversifiées
leur cycle de reproduction se déroule en totalité dans le même milieu
elles sont à la base des réseaux alimentaires
elles peuvent être étudiées avec des moyens modestes
certaines d'entre-elles se conservent facilement à long terme (les diatomées), si bien que des échantillons historiques, peuvent servir de référentiels anciens pour le biomonitoring.

Nos analyses algologiques s'appliquent :

au diagnostic de qualité d'eau en rivières (algues benthiques et dérive)
au diagnostic de qualité d'eau dans les lacs (algues benthiques et phytoplancton)
au diagnostic de qualité des eaux de pompage
au diagnostic d'état de santé de la partie superficielle des sols
aux reconstitutions paléoécologiques à partir de sédiments aquatiques ou terrestres (archéologie, géologie)
aux mesures de biodiversité des milieux naturels aquatiques et terrestres
à l'analyse de nuisances sur et dans les bâtiments
à l'analyse des traces de boues en criminologie.

Bactériologiques
Dans le cadre des études algologiques, en particulier dans le cadre de problèmes de biodégradation (dans le domaine urbain) et d'études d'autoépuration en rivières, certains tests bactériologiques simples mais caractéristiques peuvent être réalisés sur demande en complément.

Benthiques
Les algues benthiques vivent en surface des objets immergés (grains de sable, galets, plantes aquatiques). Elles colonisent donc principalement les rivières, les littoraux des lacs et le fond des étangs. Leurs peuplements sont directement liés aux modifications locales de qualité d'eau et à la variété des micromilieux à disposition. De ce fait ces algues (tout particulièrement les diatomées) sont largement utilisées pour :

juger du degré de naturalité des milieux aquatiques
mesurer la biodiversité des milieux aquatiques
juger de la valeur patrimoniale de certains sites (bilan des espèces rares et en voie de disparition, bilan historique)
obtenir une valeur intégrée de l'état chimique de l'eau (acidité, salinité, niveau de pollution classique, présence de métaux lourds) par application d'indices de qualité d'eau
obtenir une valeur intégrée de l'état biologique du milieu aquatique en termes de niveau nutritif réel (niveau trophique) et de bilan des activités de décomposition (niveau saprobique)
mesurer en lac ou en rivière l'impact d'industries, de stations d'épuration, d'affluents pollués
mesurer dans les lacs l'importance des courants ou des affluents sur la qualité locale de l'eau
mesurer en rivière la capacité d'autoépuration de secteurs de cours d'eau ou l'effet de dilution engendré par des affluents et des eaux phréatiques moins pollués
mesurer l'état de santé des sources, des zones canalisées et de tous les endroits non-colonisés par des macroinvertébrés, ou après l'émergence de ceux-ci
juger de l'adaptation des mesures de restitution d'eau (débits minimaux).

Biodiversité
Les communautés d'algues peuvent être analysées sous l'angle de leur biodiversité floristique et structurale. Ces deux aspects synécologiques forment la base de l'utilisation des algues dans la bioindication, car les modifications naturelles ou artificielles des conditions écologiques, se marquent directement sur ces deux paramètres. Grâce aux échantillons historiques de diatomées à disposition en Suisse, la biodiversité des communautés anciennes peut être décrite avec les moyens modernes à disposition. Des analyses sur la valeur patrimoniale de peuplements particuliers et le diagnostic de naturalité peuvent êtres réalisés grâces aux listes rouges à vocation européenne à disposition.

Bioindication
Les algues sont utilisées comme bioindicateurs de l'état de santé des milieux naturels et donnent les indications suivantes :

le phytoplancton (composition et biomasse) indique le niveau trophique réel des lacs et des étangs (part utilisée de l'offre minérotrophique)
des indices de qualité d'eau (indices trophiques, indices saprobiques, indice suisse DI-CH de pollution globale, indices européens de qualité d'eau) peuvent êtres calculés à partir des communautés de diatomées benthiques présentes en rivières et sur le littoral des lacs
un indice du degré de naturalité ou de minéralisation des milieux tourbeux peut être calculé à partir des diatomées des milieux acides
l'état physiologique des diatomées indique le niveau relatif de toxicité des eaux (métaux lourds, éléments réduits)
les collections historiques de diatomées déposées dans les musées (en général des échantillons de communautés entières) permettent d'appliquer au passé les mêmes indications que sur des échantillons récents, et ainsi reconstituer les variations locales d'état de santé des milieux au cours du temps
à partir des diatomées fossiles présentes dans les sédiments profonds des lacs, des fonctions de transfert existent, pour reconstituer le pH et le taux de phosphore total au cours du temps.

Biomonitoring
Les communautés d'algues peuvent facilement être intégrées aux programmes de suivi des variations temporelles ou spatiales d'état de santé des milieux naturels, grâce aux méthodes standardisées appliquées en routine (prélèvements et analyses). Par ailleurs, de nombreuses comparaisons peuvent être réalisées sur le plan suisse, grâce aux banques de données existantes, tant pour le phytoplancton des lacs, que pour les algues benthiques en rivières et sur le littoral des lacs.
De tels programmes de bioindication sont utiles pour :

apprécier la capacité autoépuratoire des rivières
juger l'impact d'une pollution ponctuelle sur l'ensemble d'une rivière (p. ex.: déversement d'une STEP, impact d'une décharge)
apprécier la stabilité ou l'instabilité des milieux littoraux des lacs
apprécier la stabilité ou l'instabilité d'eaux pélagiques des lacs
apprécier l'impact des mesures de restitution des débits minimaux en rivière
apprécier l'homogénéité horizontale de sols agricoles
apprécier l'efficacité de mesures de restauration de sols pollués.

Détritus organiques
Dans les échantillons d'eau brute examinés au microscope inversé pour l'analyse du phytoplancton, se trouvent également des détritus organiques d'origine diverse. Ces détritus sont principalement de la matière organique gélifiée, des restes de tissus et fibres végétales, des grains de pollen, des spores de champignons terrestres, des cellules épithéliales animales, des barbules de plumes, des restes de crustacés, de l'amidon amorphe, des amyloplastes, des suies diverses. Ces particules soit autochtones, soit d'origine atmosphérique ou amenées par les cours d'eau forment une bonne partie de la turbidité des eaux, qui doit être éliminée par les opérations de filtration des eaux de pompage. L'étude de ces détritus permet de diagnostiquer des nuisances et de mieux comprendre les cycles de décomposition dans les lacs. Elle complète l'image obtenue par les analyses de phytoplancton.

Diatomées
Les diatomées sont des algues unicellulaires à parois silicatées très ornementées qui ont fait le bonheur des microscopistes. C'est un des groupes d'algues parmi les mieux connus et le plus utilisé pour le diagnostic écologique ou paléoécologique. Des indices variés de qualité d'eau peuvent être calculés sur la base des analyses des peuplements benthiques de diatomées. En Suisse, l'indice DI-CH a été développé pour juger de la qualité des eaux selon les normes de la loi en vigueur sur notre territoire.
Grâce à leur squelette siliceux, ces algues se conservent très bien (en échantillons bruts ou en préparations microscopiques), si bien que les collections déposées dans les musées peuvent servir de référentiels historiques, sur lesquelles on peut appliquer les techniques modernes de diagnostic. Dans les sédiments, les squelettes de diatomées sont en général bien conservés. Leur étude permet de nombreuses reconstitutions paléoécologiques utiles aux archéologues et aux géologues. Ce groupe d'algues est aussi utilisé pour le diagnostic de la mort par noyade en médecine légale et pour l'étude de l'origine de boues ou de poussières en criminologie.

Ce groupe d'algue est notre sujet privilégié de recherches depuis 30 ans. De ce fait nous avons tissé un réseau international de collaborations dans ce domaine.

Emulation
Par notre activité dans le domaine de la formation et de la recherche, dans des ateliers d'identification, dans le cadre de congrès en Suisse ou à l'étranger, notre souci est de faire connaître l'intérêt scientifique et public des algues. Nous offrons nos compétences, tant pour des programmes de bioindication ou de biomonitoring, que pour des plans de gestion et de protection des milieux naturels.

Etat de santé
Les algues sont directement tributaires de l'état de santé du milieu naturel dans lequel elles vivent. Les analyses soit floristiques, soit de biodiversité ou de structure des peuplements permettent ponctuellement ou en suivi (biomonitoring) de qualifier cet état.
Nos analyses sont toujours complétées par des relevés écomorphologiques et des analyses visuelles d'état de santé des milieux, dans lesquels nous réalisons les prélèvements. Nous sommes également en mesure de réaliser certains tests bactériologiques, qui complètent les résultats obtenus par les analyses algologiques.

Formation
Plusieurs offres de formations sont à disposition des étudiants et enseignants, à la carte (journées d'étude) ou de façon modulaire :

formation individuelle de base en algologie générale, ou sur les diatomées spécialement, ou sur le phytoplancton, organisée en fonction des besoins et des connaissances préalables
formation continue en algologie et en hydrobiologie, pour des besoins de diversification ou d'approfondissement
formation par modules (cours et travaux pratiques sur 2-5 jours) destinée à la diversification des études dans les universités ou les lycées
formation, révision et conseils en écologie générale destinée avant tout aux enseignants du secondaire supérieur qui conduisent des travaux de maturité. Expérience basée sur 25 ans de pratique.

Historiques
Dans bien des cas, les référentiels anciens nécessaires à la mise en évidence des transformations subies par les milieux naturels manquent (dégradations dues à l'activité humaine, restaurations progressives). Dans les lacs, l'étude paléoécologique des sédiments historiques permet de reconstituer ces progressions. Pour les milieux sans sédimentation ou à fortes perturbations (rivières, sols) les collections anciennes de diatomées (collectées depuis 1850, datées et localisées) peuvent être exploitées avec les moyens modernes d'étude. Ainsi, les données suivantes, directement liées à l'état de santé des milieux naturels peuvent être reconstituées :

augmentation ou diminution de la biodiversité
apparition ou disparition d'espèces rares
apparition ou régression d'espèces ubiquistes
modifications des peuplements et calculs d'indices variés d'état de santé au cours du temps.

Lacs
Pour le domaine lacustre, nous pouvons réaliser ponctuellement ou en suivi :

des analyses de phytoplancton
des analyses d'algues benthiques littorales et en particulier des analyses de diatomées
des analyses de détritus organiques microscopiques en suspension dans l'eau
des compilations et synthèses de données biologiques ou physico-chimiques anciennes.

Microfossiles
Dans les préparations de sédiments et de sols destinées à l'analyse des diatomées, plusieurs autres microfossiles et traces d'activité biologique peuvent être relevés : phytolithes, spores et mycélium de champignons, tissus et fibres de végétaux, restes de plumes, poils de mammifères, cristaux de gypse, matière organique gélifiée.
Le nombre de ces microfossiles et leur état de dégradation donnent des indications utiles (en géologie, archéologie et pédologie) sur :

l'origine des dépôts (impact aquatique, terrestre, humain ou agricole)
le degré d'homogénéité des dépôts
l'état de conservation ou de décomposition des sédiments et des sols.

En criminologie, ces microfossiles permettent aussi (en complément des diatomées) de caractériser les traces de boues trouvées par les enquêteurs.

Microscopie
Nous réalisons nos analyses en microscopie optique adaptée à chaque cas (fond clair, éclairage annulaire, polarisation, contraste de phases, contraste interférentiel, microscopie inversée).
Outre les analyses algologiques, nous pouvons sur demande :

réaliser tous travaux de routine nécessitant l'emploi de microscopes optiques
réaliser tous travaux en microphotographie argentique (noir-blanc, couleur, diapositives).

Une bonne connaissance des modèles de microscopes et une pratique de routine nous permettent de donner conseil pour :

la préparation et conservation d'échantillons microscopiques
le choix d'appareils optiques neufs ou d'occasion adaptés à vos besoins individuels
le choix de microscopes adaptés à l'enseignement secondaire.

Nuisances
Lorsque les algues prolifèrent, en général à cause de déséquilibres écologiques, elles peuvent causer des nuisances, que seules des mesures à long terme sont capables de limiter.
Ces nuisances peuvent apparaître dans les lacs, les rivières, les sols, les milieux souterrains, en milieu urbain, dans les eaux de pompage.

Paléoécologie
La paléoécologie est la reconstitution de paramètres environnementaux (naturels ou anthropiques) à l'aide des fossiles conservés dans les sédiments. Les diatomées se prêtent particulièrement bien à ce genre d'étude car elles possèdent un squelette siliceux peu biodégradable et que leurs adaptations écologiques sont très diversifiées. Nos analyses sont complétées à la demande par l'étude conjointe d'autres microfossiles caractéristiques.
Les applications pour l'archéologie, la géologie et l'étude des lacs sont les suivantes:

reconstitutions écomorphologiques (présence de rivière, d'eau stagnante, de marais, assèchement, déboisement)
impact humain ou animal
degré d'homogénéité de la sédimentation
reconstitutions de paramètres physico-chimiques de l'environnement.

Pompage
Les analyses du phytoplancton, des algues benthiques et des détritus organiques présents (turbidité organique) dans les eaux de pompage destinées à l'alimentation permettent d'obtenir :

la biomasse planctonique présente
la part planctonique de la turbidité
la part organique vivante de la turbidité (en cellules/l et en g/m3) = quantité de matières organiques oxydables sur filtre
part organique non vivante de la turbidité (en particules/l et en g/m3) = quantité de matières organiques non-oxydables sur filtre
la proportion des espèces planctoniques et des sortes de détritus
la proportion d'espèces potentiellement toxiques
les proportions d'espèces d'algues et de détritus (p. ex: imbrûlés) susceptibles de donner un goût désagréable à l'eau
un diagnostic général de qualité d'eau (niveau trophique, niveau saprobique)
les causes de nuisances (turbidité et/ou couleurs inhabituelles)
une estimation de la stabilité ou de la variabilité de la qualité des eaux
une estimation de l'impact d'eaux polluées par dérive sur l'eau pompée.

Pour la gestion ou le dimensionnement des installations de traitements, ces indications sont utiles à l'occasion d'évènements particuliers (mise en route des circulations printanières et automnales dans les lacs, orages violents, fleurs d'eau, turbidités anormales dans les sources, problèmes de filtration, développement de goûts ou d'odeurs indésirables).

Pour la filtration plus spécifiquement, ces analyses peuvent être développées pour mettre en évidence :

l'état des algues, des protozoaires et des particules dans les eaux de rejet de filtres ou à la surface du filtre lui-même (les cellules sont-elles intactes ou ont-elles éclaté en libérant leur contenu cellulaire, les particules non vivantes sont-elles dans le même état que dans l'eau de pompage, sont-elles érodées, toutes les classes de taille des particules organiques sont-elles rejetées ?)
des problèmes de filtration (est-ce que certaines particules passent à travers le filtre, de quelle taille sont-elles, y a-t-il des voies préférentielles de percolation dans les filtres, quelle en est la porosité ?).

Phytoplancton
Le phytoplancton regroupe toutes les algues qui se maintiennent en suspension dans l'eau. C'est la communauté végétale qui colonise l'eau libre des étangs, des lacs et des fleuves. Sa composition et son abondance dépendent directement de la qualité chimique globale des eaux. C'est pourquoi les analyses de phytoplancton sont nécessaires au suivi de l'état de santé des milieux aquatiques. Elles mettent en évidence les impacts de polluants ou les bienfaits de l'épuration et documentent qualitativement la turbidité des eaux de pompage.

Nous offrons deux types d'analyses complémentaires séparées pour des raisons techniques.

a) analyse du phytoplancton de l'eau brute au microscope inversé (selon les méthodes standardisées) que nous complétons à la demande par l'analyses conjointe du microzooplancton (protozoaires, rotifères), des espèces coloniales du bactérioplancton (bactéries planctoniques) et par l'analyse des détritus organiques en suspension dans l'eau. Cette analyse permet d'obtenir les résultats suivants sur lesquels un diagnostic peut être fondé :

liste taxonomique des principales espèces présentes (biodiversité floristique et faunistique)
structure de la communauté (biodiversité structurale)
biomasse du phytoplancton, du microzooplancton et du bactérioplancton
liste des détritus organiques (figurés et amorphes) présents dans l'eau
biomasse des détritus.

Ces résultats permettent ponctuellement de comprendre l'origine de certaines nuisances (eau troubles, colorées, eaux odoriférantes, colmatage de filets ou de prises d'eau, létalité du poisson). En suivi au cours de l'année, selon des programmes de biomonitoring, ces résultats permettent de suivre la production primaire de la masse d'eau (niveau trophique), l'impact de consommation par les herbivores, les processus de décomposition actifs dans la colonne d'eau. Tous ces éléments permettent de juger de l'équilibre des processus métaboliques présents dans les lacs et les fleuves.

b) analyse fine des diatomées du phytoplancton au microscope interférentiel (beaucoup de diatomées ne peuvent pas être identifiées à l'espèce au microscope inversé). Cette analyse permet d'obtenir les résultats complémentaires suivants :

liste taxonomique détaillée des diatomées en suspension dans l'eau (biodiversité floristique)
proportions de diatomées sensibles ou résistantes
proportion de diatomées provenant de la dérive littorale ou de resuspension sédimentaire.

Ces résultats permettent de chiffrer à l'aide de différents indices les niveaux trophique et saprobique des eaux, de juger de l'impact des eaux de dérive (eaux littorales, rivières, rejets d'épuration ou d'égouts).

Ces analyses sont intéressantes en soi, sur des échantillons ponctuels prélevés à l'occasion de phénomènes particuliers (eaux colorées, turbidités inhabituelles, létalité du poisson).
Elles sont cependant particulièrement intéressantes dans des programmes de biomonitoring d'une certaine extension dans l'espace ou dans le temps.

Rivières
Pour le domaine des eaux courantes, nous pouvons réaliser ponctuellement ou en suivi :

des analyses d'algues benthiques et en particulier des analyses de diatomées
des mesures visuelles de recouvrement algal
des relevés écomorphologiques et des examens visuels de qualité d'eau
des compilations et synthèses de données biologiques ou physico-chimiques anciennes
des analyses de routine de macroinvertébrés (directement ou en sous-traitance)
des tests bactériologiques simples.

Sols
Pour le domaine des sols, nous pouvons réaliser ponctuellement ou en suivi :

des analyses de peuplements de diatomées dans la partie superficielle des sols
des analyses visuelles de peuplements d'algues en surface des sols.

Traductions
Nous réalisons des traductions :

allemand-français de textes en hydrobiologie, en écologie générale. Egalement en biologie générale pour l'enseignement secondaire
anglais-français de textes en hydrobiologie.

Nous supervisons des traductions et nous offrons des conseils de traduction dans ces domaines.

Urbain
En ville, la présence d'algues se marque surtout par des nuisances.
Les plus courantes sont les attaques de façades, qui peuvent être la cause de dégradations des bâtiments. Mais certains monuments peuvent aussi être envahis à l'intérieur (églises) et des sculptures peuvent souffrir de la présence d'algues.
Les bassins d'agréments et les étangs de jardin peuvent être envahis par des algues indésirables.
Les terrains de football, de golf ou de tennis, ainsi que des chemins piétonniers sont parfois impraticables à cause du développement de certaines algues.
Nos prestations dans ce domaine sont :

le diagnostic des causes de ces nuisances
l'évaluation de l'extension de ces nuisances
le conseil pour la limitation ou l'élimination de ces nuisances
conseils pour la restauration et la conservation du patrimoine construit
tests microbiens complémentaires (mise en évidence de certaines bactéries et champignons) caractéristiques de certaines biodégradations.